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HINTERGRUND
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Die Technologie betrifft eine Verschiebungsdetektionseinheit, die eine Verschiebung eines Objekts durch Detektieren einer Änderung in einem Magnetfeld in Übereinstimmung mit der Verschiebung des Objekts detektiert. Die Technologie betrifft auch eine Winkelgeschwindigkeitsdetektionseinheit, die eine Rotation eines Objekts durch Detektieren einer Änderung in einem Magnetfeld in Übereinstimmung mit der Rotation des Objekts detektiert.
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Rotationsdetektionseinheiten sind üblicherweise in Gebern, Potentiometern und manchen anderen Instrumenten eingebaut, um einen Rotationsvorgang eines rotierenden Körpers zu messen. Eine beispielhafte Rotationsdetektionseinheit umfasst einen Magnetkörper, eine Magnetdetektionsvorrichtung und einen Vormagnetisierungsmagneten. Beispielsweise wird auf die ungeprüften veröffentlichten
japanischen Patentanmeldungen mit den Nummern H8-114411 und
2006-113015 verwiesen. Der Magnetkörper umfasst eine Komponente, wie etwa ein Zahnrad, die zusammen mit dem Rotationskörper rotierbar ist. Die Magnetdetektionsvorrichtung ist in der Nähe des Magnetkörpers angeordnet, aber vom Magnetkörper beabstandet. Der Vormagnetisierungsmagnet erzeugt ein Vormagnetisierungsmagnetfeld.
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KURZDARSTELLUNG
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Manche Rotationsdetektionseinheiten können eine lange Zeit zum Detektieren einer Rotation eines Rotationskörpers bei einer extrem geringen Geschwindigkeit benötigt haben, was einer Beschränkung bei der Verringerung eines Zahnradabstandes des Rotationskörpers zugeschrieben wird.
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Es ist wünschenswert, eine Verschiebungsdetektionseinheit, die das genaue Detektieren einer Verschiebung eines Objekts auch bei geringer Geschwindigkeit ermöglicht, und eine Winkelgeschwindigkeitsdetektionseinheit, die das genaue Detektieren einer Rotation eines Objekts auch bei geringer Geschwindigkeit ermöglicht, bereitzustellen.
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Eine Verschiebungsdetektionseinheit gemäß einer Ausführungsform der Technologie umfasst einen ersten Sensor, einen zweiten Sensor, ein Objekt und einen Berechnungsabschnitt. Das Objekt umfasst eine erste Region und eine zweite Region, die periodisch in einer ersten Richtung angeordnet sind. Das Objekt führt eine Verschiebung relativ zum ersten Sensor und zum zweiten Sensor in der ersten Richtung durch. Der erste Sensor detektiert eine erste Magnetfeldänderung in Übereinstimmung mit der Verschiebung des Objekts und gibt die detektierte erste Magnetfeldänderung als ein erstes Signal aus. Der zweite Sensor detektiert eine zweite Magnetfeldänderung in Übereinstimmung mit der Verschiebung des Objekts und gibt die detektierte zweite Magnetfeldänderung als ein zweites Signal aus. Das zweite Signal weist eine Phase auf, die sich von einer Phase des ersten Signals unterscheidet. Der Berechnungsabschnitt führt mehrmals innerhalb einer Periode eine Berechnung eines Ausmaßes der Verschiebung des Objekts in der ersten Richtung durch. Der Berechnungsabschnitt führt die Berechnung auf der Grundlage des ersten Signals und des zweiten Signals durch. Die eine Periode entspricht einer Zeitperiode, in der das Objekt die Verschiebung um ein Verschiebungsausmaß, das äquivalent zu einer Summe eines durchgehenden Paares aus der ersten Region und der zweiten Region ist, durchführt.
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Eine Winkelgeschwindigkeitsdetektionseinheit gemäß einer Ausführungsform der Technologie umfasst einen ersten Sensor, einen zweiten Sensor, einen Rotationskörper und einen Berechnungsabschnitt. Der Rotationskörper umfasst eine erste Region und eine zweite Region, die periodisch in einer ersten Richtung angeordnet sind. Der Rotationskörper führt eine Rotation relativ zum ersten Sensor und zum zweiten Sensor in der ersten Richtung durch. Der erste Sensor detektiert eine erste Magnetfeldänderung in Übereinstimmung mit der Rotation des Rotationskörpers und gibt die detektierte erste Magnetfeldänderung als erstes Signal aus. Der zweite Sensor detektiert eine zweite Magnetfeldänderung in Übereinstimmung mit der Rotation des Rotationskörpers und gibt die detektierte zweite Magnetfeldänderung als ein zweites Signal aus. Das zweite Signal weist eine Phase auf, die sich von einer Phase des ersten Signals unterscheidet. Der Berechnungsabschnitt führt mehrmals innerhalb einer Periode eine Berechnung eines Rotationswinkels der Rotation des Rotationskörpers in der ersten Richtung durch. Der Berechnungsabschnitt führt die Berechnung auf der Grundlage des ersten Signals und des zweiten Signals durch. Die eine Periode entspricht einer Zeitperiode, in der der Rotationskörper die Rotation um ein Rotationsausmaß, das äquivalent zu einer Summe eines durchgehenden Paares aus der ersten Region und der zweiten Region ist, durchführt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften Gesamtkonfiguration einer Rotationsdetektionseinheit in einer Ausführungsform der Technologie.
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2 ist eine perspektivische schematische Ansicht eines Beispiels einer Konfiguration eines Teils der in 1 veranschaulichten Rotationsdetektionseinheit.
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3 ist ein Schaltdiagramm, das ein Beispiel eines in 2 veranschaulichten Magnetsensors veranschaulicht.
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4 ist eine Explosionsperspektivansicht in Vergrößerung einer Konfiguration einer Schlüsselkomponente des in 2 veranschaulichten Magnetsensors.
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5A ist ein erstes vergrößertes Diagramm einer Konfiguration und des Betriebs einer Schlüsselkomponente der in 1 veranschaulichten Rotationsdetektionseinheit.
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5B ist ein zweites vergrößertes Diagramm der Konfiguration und des Betriebs der Schlüsselkomponente der in 1 veranschaulichten Rotationsdetektionseinheit.
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5C ist ein drittes vergrößertes Diagramm der Konfiguration und des Betriebs der Schlüsselkomponente der in 1 veranschaulichten Rotationsdetektionseinheit.
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6 ist ein beispielhaftes Kennliniendiagramm, das Zeitvariationen in einem Rotationswinkel (einem elektrischen Winkel) eines Zahnrads der in 1 veranschaulichten Rotationsdetektionseinheit und eine Sensorausgabe und eine Impulsausgabe der Rotationsdetektionseinheit veranschaulicht.
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7 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Konfiguration eines Objekts in einer ersten Modifikation.
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8 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Konfiguration eines Objekts in einer zweiten Modifikation.
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9A ist ein weiteres beispielhaftes Kennliniendiagramm, das Zeitvariationen in einem Rotationswinkel (einem elektrischen Winkel) des Zahnrads der in 1 veranschaulichten Rotationsdetektionseinheit und eine Sensorausgabe und eine Impulsausgabe der Rotationsdetektionseinheit veranschaulicht.
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9B ist ein weiteres anderes Kennliniendiagramm, das Zeitvariationen in einem Rotationswinkel (einem elektrischen Winkel) des Zahnrads der in 1 veranschaulichten Rotationsdetektionseinheit und eine Sensorausgabe und eine Impulsausgabe der Rotationsdetektionseinheit veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Einige Ausführungsformen der Technologie sind nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Diese Beschreibung wird in der folgenden Reihenfolge wiedergegeben:
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1. Ausführungsform
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Rotationsdetektionseinheit, die eine Rotation und eine Winkelgeschwindigkeit eines Zahnrads detektiert.
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2. Modifikation
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[1. Ausführungsform]
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[Konfiguration der Rotationsdetektionseinheit]
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Zuerst ist eine Beschreibung einer Konfiguration einer Rotationsdetektionseinheit in einer Ausführungsform der Technologie mit Bezug auf 1 und 2 gegeben. 1 ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften Gesamtkonfiguration der Rotationsdetektionseinheit. 2 ist eine schematische Perspektivansicht eines Umrisses einer Konfiguration eines Teils der in 1 veranschaulichten Rotationsdetektionseinheit. Die Rotationsdetektionseinheit kann einen Rotationswinkel eines Rotationskörpers, der ein abzumessendes Objekt ist, detektieren. Der Rotationskörper kann beispielsweise in der Form eines Stabes oder einer Scheibe vorliegen. Diese Rotationsdetektionseinheit kann ein sogenannter Zahnradzahnsensor oder ein sogenannter Zahnradsensor sein. Die Rotationsdetektionseinheit kann beispielsweise ein Zahnrad 1, einen Sensorabschnitt 2, eine Berechnungsschaltung 3, einen Impulsausgabeabschnitt 4 und einen Magneten 5 umfassen. Das Zahnrad 1 kann zusammen mit dem Rotationskörper rotieren. Der Sensorabschnitt 2, die Berechnungsschaltung 3 und der Impulsausgabeabschnitt 4 können auf derselben Platte 6 befestigt sein, beispielsweise wie in 2 veranschaulicht. Jedoch kann diese Befestigungskonfiguration beispielhaft sein und ist nicht einschränkend. Alternativ dazu können der Sensorabschnitt 2, die Berechnungsschaltung 3 und der Impulsausgabeabschnitt 4 auf einer Vielzahl verschiedener Platten befestigt sein. Es ist anzumerken, dass in einer spezifischen, aber nicht einschränkenden Ausführungsform der Technologie die Rotationsdetektionseinheit einer „Verschiebungsdetektionseinheit” oder einer „Winkelgeschwindigkeitsdetektionseinheit” entsprechen kann.
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(Zahnrad 1)
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Das Zahnrad 1 kann mit dem Rotationskörper, der als ein zu messendes Objekt dient, direkt oder indirekt verbunden sein. Dieses Zahnrad 1 kann um eine Rotationsachse 1J in eine durch einen Pfeil 1R angezeigte Richtung und zusammen mit dem Rotationskörper rotierbar sein. Das Zahnrad 1 kann ein Rotationskörper sein, der in eine durch einen Pfeil 1R angezeigte Richtung rotiert. Zudem kann das Zahnrad 1 beispielsweise mit einem scheibenförmigen Element, das einen Zahnradzahnteil auf seinem Umfang aufweist, bereitgestellt sein. Der Zahnradzahnteil kann Vorsprünge 1T und Vertiefungen 1U umfassen, die jeweils aus einem Magnetkörper bestehen und in vorbestimmten Intervallen von etwa 2 mm bis etwa 7 mm abwechselnd angeordnet sind, beispielsweise auf eine periodische Weise alternierend aufgestellt. Aufgrund eines Rotationsvorgangs des Zahnrads 1 können sich die Vorsprünge 1T und die Vertiefungen 1U abwechselnd und wiederholt an einer zum Sensorabschnitt 2 nächstgelegenen Position befinden. Aufgrund des Rotationsvorgangs des Zahnrads 1 kann das Zahnrad 1 auf periodische Weise ein Rückvormagnetisierungsmagnetfeld Hbb ändern, das als ein an den Sensorabschnitt 2 angelegtes externes Magnetfeld dient. In diesem Beispiel wird die Gesamtanzahl der Vorsprünge 1T oder die Gesamtanzahl der Vertiefungen 1U im Zahnrad 1 als die Anzahl von Zähnen im Zahnrad 1 bezeichnet. Das Zahnrad 1 kann in einer spezifischen, aber nicht einschränkenden Ausführungsform der Technologie einem „Objekt” entsprechen. Der Vorsprung 1T kann in einer spezifischen, aber nicht einschränkenden Ausführungsform der Technologie einer „ersten Region” entsprechen. Die Vertiefungen 1U können in einer spezifischen, aber nicht einschränkenden Ausführungsform der Technologie einer „zweiten Region” entsprechen.
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(Sensorabschnitt 2)
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Der Sensorabschnitt 2 kann einen Magnetsensor 21 und einen Magnetsensor 22 umfassen. Der Magnetsensor 21 detektiert eine Änderung in einem Magnetfeld in Übereinstimmung mit der Rotation des Zahnrads 1 und gibt ein erstes Signal S1 an die Berechnungsschaltung 3 aus. Ebenso detektiert der Magnetsensor 22 eine Änderung in einem Magnetfeld in Übereinstimmung mit der Rotation des Zahnrads 1 und gibt ein zweites Signal S2 an die Berechnungsschaltung 3 aus. Das erste Signal S1 und das zweite Signal S2 können sich in ihrer Phase voneinander unterscheiden. Beispielsweise stellt, wenn das erste Signal S1 eine Variation in einem Widerstand in Übereinstimmung mit sin θ darstellt, das zweite Signal S2 eine Variation in einem Widerstand in Übereinstimmung mit cos θ dar, wobei θ ein Rotationswinkel des Zahnrads 1 ist.
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3 ist ein Schaltdiagramm des Sensorabschnitts 2. Wie in 3 veranschaulicht, kann der Magnetsensor 21 beispielsweise eine Wheatstone-Brückenschaltung 24 und einen Differenzdetektor 25 aufweisen. Die Wheatstone-Brückenschaltung 24 kann nachfolgend einfach als Brückenschaltung 24 bezeichnet werden. Die Brückenschaltung 24 kann beispielsweise vier magnetoresistive (MR-)Vorrichtungen 23 (23A bis 23D) aufweisen. Ebenso kann der Magnetsensor 22 eine Brückenschaltung 27 und einen Differenzdetektor 28 umfassen. Die Brückenschaltung 27 kann beispielsweise vier MR-Vorrichtungen 26 (26A bis 26D) umfassen.
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In der Brückenschaltung 24 kann ein erstes Ende der MR-Vorrichtung 23A mit einem ersten Ende der MR-Vorrichtung 23B mit einem Knoten P1 gekoppelt sein; ein erstes Ende der MR-Vorrichtung 23C kann mit einem ersten Ende der MR-Vorrichtung 23D mit einem Knoten P2 gekoppelt sein; ein zweites Ende der MR-Vorrichtung 23A kann mit einem zweiten Ende der MR-Vorrichtung 23D mit einem Knoten P3 gekoppelt sein; und ein zweites Ende der MR-Vorrichtung 23B kann mit einem zweiten Ende der MR-Vorrichtung 23C mit einem Knoten P4 gekoppelt sein. Der Knoten P3 kann mit einer Leistungsquelle Vcc gekoppelt sein und der Knoten P4 kann mit Masse verbunden sein. Die Knoten P1 und P2 können mit entsprechenden Eingangsanschlüssen des Differenzdetektors 25 gekoppelt sein. Der Differenzdetektor 25 kann eine Potentialdifferenz zwischen den Knoten P1 und P2, d. h. eine Differenz zwischen Spannungsabfällen in den entsprechenden MR-Vorrichtungen 23A und 23D, detektieren. Der Differenzdetektor 25 kann das Detektionsergebnis an die Berechnungsschaltung 3 als das erste Signal S1 ausgeben. Ebenso kann in der Brückenschaltung 27 ein erstes Ende der MR-Vorrichtung 26A mit einem ersten Ende der MR-Vorrichtung 268 mit einem Knoten P5 gekoppelt sein; ein erstes Ende der MR-Vorrichtung 26C kann mit einem ersten Ende der MR-Vorrichtung 26D mit einem Knoten P6 gekoppelt sein; ein zweites Ende der MR-Vorrichtung 26A kann mit einem zweiten Ende der MR-Vorrichtung 26D mit einem Knoten P7 gekoppelt sein; und ein zweites Ende der MR-Vorrichtung 26B kann mit einem zweiten Ende der MR-Vorrichtung 26C mit einem Knoten P8 gekoppelt sein. Der Knoten P7 kann mit einer Leistungsquelle Vcc gekoppelt sein und der Knoten P8 kann mit Masse verbunden sein. Die Knoten P5 und P6 können mit entsprechenden Eingangsanschlüssen des Differenzdetektors 28 gekoppelt sein. Der Differenzdetektor 28 kann eine Potentialdifferenz zwischen den Knoten P5 und P6 zu einem Zeitpunkt, an dem eine Spannung zwischen dem Knoten P7 und dem Knoten P8 angelegt wird, d. h. eine Differenz zwischen Spannungsabfällen in den entsprechenden MR-Vorrichtungen 26A und 26D, detektieren. Der Differenzdetektor 28 kann das Detektionsergebnis an die Berechnungsschaltung 3 als das zweite Signal S2 ausgeben.
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In 3 zeigen durch ein Bezugszeichen „JS1” bezeichnete Pfeile schematisch Magnetisierungsrichtungen von magnetisierungsfixierten Schichten SS1 in den entsprechenden MR-Vorrichtungen 23A bis 23D und 26A bis 26D an. Details der magnetisierungsfixierten Schicht SS1 werden nachfolgend beschrieben. Insbesondere ändern sich die Widerstände von beiden MR-Vorrichtungen 23A und 23C bei einer Änderung im durch ein externes Signal induzierten Magnetfeld in dieselbe Richtung und die Widerstände von beiden MR-Vorrichtungen 23B und 23D ändern sich bei der Änderung im Magnetfeld des externen Signals in der entgegengesetzten Richtung zu der Richtung, in der sich die MR-Vorrichtungen 23A und 23C ändern. Beispielsweise nehmen, wenn die Widerstände der beiden MR-Vorrichtungen 23A und 23C zunehmen, die Widerstände beider MR-Vorrichtungen 23B und 23D ab. Wenn die Widerstände der beiden MR-Vorrichtungen 23A und 23C abnehmen, nehmen die Widerstände beider MR-Vorrichtungen 23B und 23D zu. Zudem können sich bei der Änderung im Magnetfeld des externen Signals die Widerstände der MR-Vorrichtungen 26A und 26C ändern, wobei ihre Phasen um 90° von denen der MR-Vorrichtungen 23A bis 23D verschoben sind. Bei der Änderung im Magnetfeld des externen Signals können sich die Widerstände der MR-Vorrichtungen 26B und 26D in eine Richtung ändern, die entgegengesetzt ist zu der, in die sich die Widerstände der MR-Vorrichtungen 26A und 26C ändern. Somit verhalten sich die MR-Vorrichtungen 23A bis 23D gemäß der folgenden Beziehung. Wenn das Zahnrad 1 rotiert, nehmen die Widerstände der MR-Vorrichtungen 23A und 23C beispielsweise zu, aber die Widerstände der MR-Vorrichtungen 23B und 23D nehmen ab, innerhalb eines gewissen Winkelbereichs. In diesem Fall können sich die Widerstände der MR-Vorrichtungen 26A und 26C mit ihren Phasen um 90° verzögert oder vorauseilend ändern, relativ zu denen der sich ändernden Widerstände der MR-Vorrichtungen 23A und 23C. Die Widerstände der MR-Vorrichtungen 26B und 26D können sich mit ihren Phasen um 90° verzögert oder vorauseilend ändern, relativ zu denen der sich ändernden Widerstände der MR-Vorrichtungen 23B und 23D.
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4 veranschaulicht einen beispielhaften Sensorstapel SS, der eine Schlüsselkomponente von jeder der MR-Vorrichtungen 23 und 26 ist. Die Sensorstapel SS in den MR-Vorrichtungen 23 und 26 können im Wesentlichen dieselbe Struktur aufweisen. Wie in 4 veranschaulicht, kann der Sensorstapel SS eine Spinventilstruktur aufweisen, in der eine Vielzahl funktionaler Filme, einschließlich einer Magnetschicht, gestapelt ist. Insbesondere kann der Sensorstapel SS in dieser Reihenfolge gestapelt die magnetisierungsfixierte Schicht SS1, eine Zwischenschicht SS2, eine magnetisierungsfreie Schicht SS3 umfassen. Die magnetisierungsfixierte Schicht SS1 kann die Magnetisierung JS1 in einer konstanten Richtung fixiert haben. Die Zwischenschicht SS2 zeigt gegebenenfalls keine spezifische Magnetisierungsrichtung. Die magnetisierungsfreie Schicht SS3 kann eine Magnetisierung JS3 aufweisen, die sich mit einer Magnetflussdichte des Signalmagnetfelds ändert. 4 veranschaulicht einen Nicht-Last-Zustand, in dem ein externes Magnetfeld, wie etwa das Rückvormagnetisierungsmagnetfeld Hbb, nicht angelegt ist. Jede aus der magnetisierungsfixierten Schicht SS1, der Zwischenschicht SS2 und der magnetisierungsfreien Schicht SS3 kann entweder eine Einzelschichtstruktur oder eine Multischichtstruktur, bei der eine Vielzahl von Schichten gestapelt ist, aufweisen.
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Die magnetisierungsfixierte Schicht SS1 kann aus einem ferromagnetischen Material hergestellt sein, wofür Beispiele Cobalt (Co), eine Cobalt-Eisen-Legierung (CoFe) und eine Cobalt-Eisen-Bor-Legierung (CoFeB) umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein. Es ist anzumerken, dass eine nicht gezeigte antiferromagnetische Schicht auf der entgegengesetzten Seite der magnetisierungsfixierten Schicht SS1 zu der Zwischenschicht SS2 bereitgestellt sein kann, so dass die antiferromagnetische Schicht zu der magnetisierungsfixierten Schicht SS1 benachbart ist. Diese antiferromagnetische Schicht kann aus einem antiferromagnetischen Material hergestellt sein, wofür Beispiele eine Platin-Mangan-Legierung (PtMn) und eine Iridium-Mangan-Legierung (IrMn) umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein. Als ein Beispiel kann die antiferromagnetische Schicht in einem Zustand sein, in dem magnetische Spinmomente, die in eine positive Richtung und in der entgegengesetzten Richtung ausgerichtet sind, einander vollständig aufheben. Diese antiferromagnetische Schicht fixiert in der positiven Richtung die Magnetisierungsrichtung JS1 der zur ferromagnetischen Schicht benachbarten magnetisierungsfixierten Schicht SS1.
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Beispielsweise kann, wenn die Spinventilstruktur des Sensorstapels SS einen magnetischen Tunnelkontakt (MTJ) aufweist, die Zwischenschicht SS2 eine nicht-magnetische Tunnelbarriereschicht sein, die aus Magnesiumoxid (MgO) besteht und dünn genug ist, um einen Tunnelstrom basierend auf Quantenmechanik hindurch fließen zu lassen. Die aus MgO bestehende Tunnelbarriereschicht kann durch ein Verfahren, wie z. B. ein Sputter-Verfahren unter Verwendung eines aus MgO bestehenden Targets, ein Verfahren des Oxidierens eines aus Magnesium (Mg) bestehenden dünnen Films und ein reaktiven Sputter-Verfahren, bei dem Magnesium (Mg) Sputtern in einer Sauerstoffatmosphäre unterzogen wird, erhalten werden. Statt aus MgO kann die Zwischenschicht SS2 aus einem Oxid oder Nitrid von Aluminium (Al), Tantal (Ta) oder Hafnium (Hf) bestehen. Die Zwischenschicht SS2 kann auch aus einem nichtmagnetischen Metall, wie etwa einem Element der Platingruppe und Kupfer (Cu), bestehen. Nicht einschränkende Beispiele für das Element der Platingruppe können Ruthenium (Ru) und Gold (Au) umfassen. In diesem Fall kann die Spinventilstruktur als Riesenmagnetowiderstands(GMR)-Film dienen.
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Die magnetisierungsfreie Schicht SS3 kann eine weiche ferromagnetische Schicht sein, die aus einem Material, wie z. B. einer Cobalt-Eisen-Legierung (CoFe), einer Nickel-Eisen-Legierung (NiFe) und einer Cobalt-Eisen-Bor-Legierung (COFeB), besteht.
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Jede der MR-Vorrichtungen 23A bis 23D in der Brückenschaltung 24 im Magnetsensor 21 kann einen aus einem Strom I1 und einem Strom I2 empfangen, die am Knoten P3 von einem Strom I10, der von der Leistungsquelle Vcc bereitgestellt wird, abgezweigt werden. Ein vom Knoten P1 ausgegebenes Signal e1 und ein vom Knoten P2 ausgegebenes Signal e2 können dem Differenzdetektor 25 bereitgestellt werden. In diesem Beispiel kann z. B. das Signal e1 eine Änderung im Widerstand in Übereinstimmung mit A cos (+γ) + B (A und B sind Konstanten) darstellen und das Signal e2 kann eine Änderung im Widerstand in Übereinstimmung mit A cos (–γ) + B darstellen, wobei γ ein durch die Magnetisierung JS1 und die Magnetisierung JS3 ausgebildeter Winkel ist. Im Gegensatz dazu kann jede der MR-Vorrichtungen 26A bis 26D in der Brückenschaltung 27 im Magnetsensor 22 einen aus einem Strom I3 und einem Strom I4 empfangen, die am Knoten P7 von einem Strom I10, der von der Leistungsquelle Vcc bereitgestellt wird, abgezweigt werden. Ein vom Knoten P5 ausgegebenes Signal e3 und ein vom Knoten P6 ausgegebenes Signal e4 können dem Differenzdetektor 28 bereitgestellt werden. In diesem Beispiel kann das Signal e3 eine Änderung im Widerstand in Übereinstimmung mit A sin (+γ) + B darstellen und das Signal e4 kann eine Änderung im Widerstand in Übereinstimmung mit A sin (–γ) + B darstellen. Zudem kann der Differenzdetektor 25 das erste Signal S1 an die Berechnungsschaltung 3 bereitstellen und der Differenzdetektor 28 kann das Signal S2 an die Berechnungsschaltung 3 bereitstellen. Die Berechnungsschaltung 3 kann einen Widerstand in Übereinstimmung mit tanγ berechnen. In diesem Beispiel entspricht der Winkel γ einem Rotationswinkel θ des Zahnrads 1 mit Bezug auf den Sensorabschnitt 2. Daher ist es möglich, den Rotationswinkel θ aus dem Winkel γ zu bestimmen.
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(Berechnungsschaltung 3)
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Wie in 1 veranschaulicht, kann die Berechnungsschaltung 3 z. B. einen Multiplexer (MUX) 31, Tiefpassfilter (LPF) 32A und 32B, A/D-Wandler 33A und 33B, Filter 34A und 34B, einen Wellenformformer 35 und einen Winkelberechner 36 umfassen.
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Der MUX 31 kann mit beiden Magnetsensoren 21 und 22 gekoppelt sein und das erste Signal S1 vom Magnetsensor 21 und das zweite Signal S2 vom Magnetsensor 22 empfangen.
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Der Wellenformformer 35 kann die Wellenform des vom Magnetsensor 21 bereitgestellten ersten Signals S1 und die Wellenform des vom Magnetsensor 22 bereitgestellten zweiten Signals S2 formen. Der Wellenformformer 35 kann beispielsweise eine Detektionsschaltung und eine Kompensationsschaltung umfassen. Die Detektionsschaltung kann einen Faktor detektieren, wie etwa eine Differenz in der Offset-Spannung, eine Differenz in der Amplitude und eine Differenz zwischen einem relativen Winkel, den das Zahnrad 1 mit dem Magnetsensor 21 ausbildet, und einem relativen Winkel, den das Zahnrad 1 mit dem Magnetsensor 22 ausbildet. Die Kompensationsschaltung kann die detektierte Differenz kompensieren.
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Der Winkelberechner 36 kann eine IC-Schaltung sein, die ein Verschiebungsausmaß oder den Rotationswinkel θ des Zahnrads 1 in die durch Pfeil 1R angezeigte Richtung auf der Grundlage des ersten Signals S1 und zweiten Signals S2 berechnet. Wenn eine Periode als Zeitperiode eingestellt wird, in der das Zahnrad 1 die Verschiebung (Rotation) eines Zahnradabstandes durchführt, nämlich die Verschiebung (Rotation) um den Rotationswinkel (mechanischen Winkel), der äquivalent ist zu der Summe eines durchgehenden Paares aus Vorsprung 1T und Vertiefung 1U, kann der Winkelberechner 36 die Berechnung des Rotationswinkels θ „n”-mal innerhalb einer Periode durchführen, wobei „n” eine ganze Zahl von 2 oder mehr ist. 1 veranschaulicht ein Beispiel, in dem das Zahnrad 1 zwölf Vorsprünge 1T und zwölf Vertiefungen 1U aufweist, die alternierend angeordnet sind. In diesem Beispielfall kann der Rotationswinkel (mechanischer Winkel) θ, der einem Zahnradabstand entspricht, etwa 30° betragen. Der Winkelberechner 36 kann einen Zahnradabstand, der in diesem Fall einem mechanischen Winkel von etwa 30° entspricht, beispielsweise einem elektrischen Winkel in einem Bereich von 0° bis 360°, beide eingeschlossen, zuweisen und dadurch den Rotationswinkel θ in Relation zu jedem der elektrischen Winkel berechnen. Zudem kann der Winkelberechner 36 ein drittes Signal S3 an den Impulsausgabeabschnitt 4 ausgeben. Das dritte Signal S3 kann Informationen bezüglich des berechneten Verschiebungsausmaßes oder des berechneten Rotationswinkels θ enthalten.
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(Impulsausgabeabschnitt 4)
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Wie in 1 veranschaulicht, kann der Impulsausgabeabschnitt 4 einen Impulsgenerator 41 und einen Impulszähler 42 umfassen. Der Impulsgenerator 41 kann mit dem Winkelberechner 36 gekoppelt sein und das dritte Signal S3 vom Winkelberechner 36 empfangen. Jedes Mal, wenn der Winkelberechner 36 das Verschiebungsausmaß oder den Rotationswinkel θ berechnet, kann der Impulsgenerator 41 einen Impuls erzeugen und den erzeugten Impuls dem Impulszähler 42 bereitstellen. Der Impulszähler 42 kann die Anzahl der erzeugten Impulse pro Zeiteinheit zählen und dadurch ein Verschiebungsausmaß oder den Rotationswinkel θ pro Zeiteinheit des Zahnrads 1 bestimmen. In anderen Worten, der Impulszähler 42 kann die Winkelgeschwindigkeit des Zahnrads 1 bestimmen.
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(Magnet 5)
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Der Magnet 5 kann auf der entgegengesetzten Seite des Sensorabschnitts 2 zum Zahnrad 1 positioniert sein. Der Magnet 5 kann das Rückvormagnetisierungsmagnetfeld Hbb sowohl an das Zahnrad 1 als auch den Sensorabschnitt 2 anlegen. Der Sensorabschnitt 2 kann eine Änderung im Rückvormagnetisierungsmagnetfeld Hbb mit Hilfe der Magnetsensoren 21 und 22 detektieren.
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[Betrieb und Funktionsweise der Rotationsdetektionseinheit]
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Die Rotationsdetektionseinheit der vorliegenden Ausführungsform kann die Rotation des Zahnrads 1 mit Hilfe des Sensorabschnitts 2, der Berechnungsschaltung 3, des Impulsausgabeabschnitts 4 und des Magneten 5 detektieren.
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In der Rotationsdetektionseinheit können die Vorsprünge 1T und die Vertiefungen 1U im Zahnrad 1 beispielsweise, wenn das Zahnrad 1 im Zustand aus 5A in die durch Pfeil 1R angezeigte Richtung rotiert, dem Sensorabschnitt 2 alternierend gegenüber liegen. Zu diesem Zeitpunkt, wenn der aus einem Magnetkörper bestehende Vorsprung 1T sich dem Sensorabschnitt 2 nähert, wie in 5B veranschaulicht, kann sich beispielsweise der Magnetfluss des vom Magneten 5 angelegten Rückvormagnetisierungsmagnetfelds Hbb, das hinter dem Sensorabschnitt 2 positioniert ist, auf diesen Vorsprung 1T konzentrieren. In anderen Worten kann sich der Magnetfluss in einem kleinen Ausmaß in Richtung der X-Achse ausbreiten, so dass die im Rückvormagnetisierungsmagnetfeld Hbb enthaltene X-Komponente relativ klein wird. Im Gegensatz dazu kann sich beispielsweise, wenn der Vorsprung 1T vom Sensorabschnitt 2 entfernt ist und sich im Gegenzug die Vertiefung 1U dem Sensorabschnitt 2 nähert, wie in 5C veranschaulicht, ein Teil des Magnetflusses des Rückvormagnetisierungsmagnetfelds Hbb zu den Vorsprüngen 1T auf beiden Seiten der Vertiefung 1U hin bewegen. In anderen Worten kann sich der Magnetfluss in einem großen Ausmaß in Richtung der X-Achse ausbreiten, so dass die im Rückvormagnetisierungsmagnetfeld Hbb enthaltene X-Komponente relativ groß wird. Mit dieser Änderung in der im Rückvormagnetisierungsmagnetfeld Hbb enthaltenen X-Komponente können sich die Magnetisierungsrichtungen JS3 der magnetisierungsfreien Schichten SS3 in den entsprechenden Sensorstapeln SS des Sensorabschnitts 2 ändern. Die Änderung in den Magnetisierungsrichtungen JS3 kann dazu führen, dass sich Widerstände der entsprechenden MR-Vorrichtungen 23A bis 23D und 26A bis 26D ändern. Daher ist es möglich, die Rotation des Zahnrads 1 zu detektieren, indem die Änderungen in den Widerständen der entsprechenden MR-Vorrichtungen 23A bis 23D und 26A bis 26D verwendet werden.
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Wenn das vom Magnetsensor 21 bereitgestellte erste Signal S1 der Berechnungsschaltung 3 bereitgestellt wird, kann das erste Signal S1 durch den MUX 31, den LPF 32A, den A/D-Wandler 33A und den Filter 34A hindurchtreten, um dem Wellenformformer 35 bereitgestellt zu werden. Ebenso kann, wenn das vom Magnetsensor 22 bereitgestellte zweite Signal S2 der Berechnungsschaltung 3 bereitgestellt wird, das zweite Signal S2 durch den MUX 31, den LPF 32B, den A/D-Wandler 33B und den Filter 34B hindurchtreten, um dem Wellenformformer 35 bereitgestellt zu werden. Der Wellenformformer 35 kann eine Kompensation auf dem ersten Signal S1 und dem zweiten Signal S2 durchführen, um eine Differenz zu kompensieren, wie z. B. eine Differenz in der Offset-Spannung, eine Differenz in der Amplitude und eine Differenz zwischen einem relativen Winkel, den das Zahnrad 1 mit dem Magnetsensor 21 ausbildet, und einem relativen Winkel, den das Zahnrad 1 mit dem Magnetsensor 22 ausbildet. Auf diese Weise kann der Wellenformformer 35 die Wellenformen des ersten Signals S1 und des zweiten Signals S2 formen. Danach kann der Winkelberechner 36 das Verschiebungsausmaß oder den Rotationswinkel θ des Zahnrads 1 in die durch den Pfeil 1R angezeigte Richtung auf der Grundlage des ersten Signals S1 und des zweiten Signals S2 berechnen. Zudem kann der Winkelberechner 36 das dritte Signal S3 an den Impulsgenerator 41 bereitstellen. Der Impulsgenerator 41 kann einen Impuls erzeugen und den erzeugten Puls an den Impulszähler 42 bereitstellen, jedes Mal, wenn der Winkelberechner 36 das Verschiebungsausmaß oder den Rotationswinkel θ berechnet. Der Impulszähler 42 kann die Anzahl der erzeugten Impulse pro Zeiteinheit zählen und dadurch das Verschiebungsausmaß oder den Rotationswinkel θ pro Zeiteinheit des Zahnrads 1 bestimmen. In anderen Worten kann der Impulszähler 42 die Winkelgeschwindigkeit des Zahnrads 1 bestimmen.
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In diesem Beispiel kann der Impulsausgabeabschnitt 4 den Impuls nach außen abgeben, wenn der Rotationswinkel θ pro Zeiteinheit des Zahnrads 1 in die durch den Pfeil 1R angezeigte Richtung gleich oder mehr als ein voreingestellter Referenzwert ist. Diese Konfiguration ermöglicht es beispielsweise, ein Auftreten einer falschen Detektion der Rotation des Zahnrads 1 aufgrund einer Vibration des Zahnrads 1 in einem statischen Zustand zu vermeiden.
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Nachfolgend wird eine detaillierte Beschreibung eines Vorgangs zum Detektieren einer Rotation des Zahnrads 1 mit Bezug auf 6 bereitgestellt. In 6 stellt die waagerechte Achse eine abgelaufene Zeit dar; die linke senkrechte Achse stellt die Ausgaben der Magnetsensoren 21 und 22 dar; und die rechte senkrechte Achse stellt einen elektrischen Winkel dar. Die Beschreibung wird nachfolgend mit Bezug auf einen Beispielfall bereitgestellt, in dem der Zahnradabstand des Zahnrads 1 einem mechanischen Winkel von 60° entspricht, d. h. das Zahnrad 1 weist sechs Zähne oder sechs Vorsprünge 1T auf. Zudem ist eine Periode so eingestellt, dass sie dem mechanischen Winkel von 60° entspricht und diese eine Periode ist durch elektrische Winkel in einem Bereich von 0° bis 360°, beide eingeschlossen, ausgedrückt. Eine Kurve C1 kann die Wellenform der Ausgabe des ersten Signals S1 vom Magnetsensor 21 sein. Eine Kurve C2 kann die Wellenform der Ausgabe des zweiten Signals S2 vom Magnetsensor 22 sein. Eine Kurve C3 kann eine Wellenform, die eine Änderung des elektrischen Winkels des Zahnrads 1 darstellt, sein. Ein Zeichen PLS bezeichnet eine Wellenform einer Impulsausgabe vom Impulsgenerator 41. Eine Periode der Wellenform von jedem aus dem ersten Signal S1 und dem zweiten Signal S2, die von dem Magnetsensor 21 bzw. 22 ausgegeben wurden, können auch dem mechanischen Winkel von 60° entsprechen. Auf der Grundlage des ersten Signals S1 vom Magnetsensor 21 und des zweiten Signals S2 vom Magnetsensor 22, deren Phasen sich voneinander unterscheiden, kann das Bestimmen des elektrischen Winkels ermöglicht werden. Wie oben beschrieben kann sich die Magnetisierungsrichtung JS3 der magnetisierungsfreien Schicht SS3 in jedem der Sensorstapel SS im Sensorabschnitt 2 in Übereinstimmung mit der Änderung der im Rückvormagnetisierungsmagnetfeld Hbb enthaltenen X-Komponente ändern. Ein Grund dafür ist, dass die Berechnungsschaltung 3 einen Widerstand in Übereinstimmung mit tanθ berechnen kann, da beispielsweise das erste Signal S1 eine Änderung im Widerstand in Übereinstimmung mit A cosθ + B (wobei A und B Konstanten sind) darstellt und das zweite Signal S2 eine Änderung im Widerstand in Übereinstimmung mit A sinθ + B darstellt.
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Im vorliegenden, in 1 veranschaulichten Beispiel kann die Berechnungsschaltung 3 den Rotationswinkel θ des Zahnrads 1 in die durch Pfeil 1R angezeigte Richtung jedes Mal, wenn der elektrische Winkel 60° beträgt, berechnen und der Impulsgenerator 41 kann den Einzelimpuls PLS jedes Mal, wenn der elektrische Winkel 60° beträgt, erzeugen. Insbesondere gibt ein bestehender Zahnradzahnsensor einen Einzelimpuls in Relation zu einem Zahnradabstand aus. Jedoch kann die Rotationsdetektionseinheit in dieser Ausführungsform die Berechnung des Rotationswinkels θ und die Erzeugung des Impulses PLS mehrmals in Relation zu einem Zahnradabstand oder innerhalb einer Periode durchführen.
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[Wirkung der Rotationsdetektionseinheit]
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Zeitperiode, in der das Zahnrad 1 die Verschiebung (Rotation) von einem Zahnradabstand durchführt, als eine Periode eingestellt werden. Zudem kann die Berechnung des Rotationswinkels θ des Zahnrads 1 in die durch Pfeil 1R angezeigte Richtung mehrmals innerhalb einer Periode durchgeführt werden. Dies ermöglicht es, eine Rotation eines Zahnrads früher als während der Durchführung der Rotationswinkelberechnung, die nur einmal innerhalb einer Periode erfolgt, zu detektieren. Darüber hinaus kann die Erzeugung des Impulses PLS mehrere Male innerhalb einer Periode durchgeführt werden und der Impulszähler 42 kann die Anzahl der pro Zeiteinheit erzeugten Impulse PLS zählen und dadurch die Winkelgeschwindigkeit des Zahnrads 1 bestimmen. Daher ermöglicht die Rotationsdetektionseinheit in der vorliegenden Ausführungsform das genaue Detektieren der Rotation und der Winkelgeschwindigkeit des Zahnrads 1, auch wenn das Zahnrad 1 mit einer geringen Geschwindigkeit rotiert.
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<2. Modifikation>
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Die Technologie wurde oben mit Bezug auf manche Ausführungsformen beschrieben. Jedoch ist die Technologie nicht auf die vorangegangenen Ausführungsformen beschränkt und kann auf verschiedene Arten variiert sein. Als ein Beispiel wurde das „Objekt” in der vorangegangenen Ausführungsform beispielsweise als ein Zahnrad beschrieben. Jedoch ist das „Objekt” nicht auf ein Zahnrad beschränkt. Alternativ dazu kann das Objekt ein Magnet 7 mit einer kreisförmigen Form sein, der S-Pol-Regionen 7S als erste Regionen und N-Pol-Regionen 7N als zweite Regionen aufweist, wie z. B. in 7 veranschaulicht. Die ersten Regionen und die zweiten Regionen können entlang dem Umfang des Magneten 7 in konstanten Intervallen alternierend angeordnet sein, nämlich auf periodische Weise alternierend aufgestellt, wie z. B. in 7 gezeigt. In diesem Fall ist der Magnet 5, der ein Vormagnetisierungsmagnetfeld anlegt, gegebenenfalls nicht notwendig. Alternativ dazu kann das Objekt ein Magnet 8 sein, der in der Form eines Stabs vorliegt und sich in eine durch Pfeil Y8 angezeigte Richtung erstreckt, wie z. B. in 8 veranschaulicht. Der Magnet 8 kann S-Pol-Regionen 8S und N-Pol-Regionen 8N aufweisen, die in der durch Pfeil Y8 angezeigten Richtung und in konstanten Intervallen alternierend angeordnet sind, nämlich auf periodische Weise alternierend aufgestellt. Zusätzlich dazu kann der Magnet 8 relativ zum Sensorabschnitt 2 in die durch Pfeil Y8 angezeigte Richtung verschoben sein oder sich relativ zu diesem linear bewegen. Wenn der Magnet 7 als das Objekt verwendet wird, kann eine Periode einer Zeitperiode entsprechen, in der der Magnet 7 die Verschiebung (Rotation) um ein Verschiebungsausmaß (einen Rotationswinkel) durchführt, das (der) der Summe eines durchgehenden Paares aus einer S-Pol-Region 7S und einer N-Pol-Region 7N entspricht. Wenn der Magnet 8 als das Objekt verwendet wird, kann eine Periode einer Zeitperiode entsprechen, in der der Magnet 8 die Verschiebung (lineare Bewegung) um ein Verschiebungsausmaß (eine lineare Bewegungsdistanz) durchführt, die der Summe eines durchgehenden Paares aus einer S-Pol-Region 8S und einer N-Pol-Region 8N entspricht.
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In der vorangegangenen Ausführungsform werden die Berechnung des Rotationswinkels θ des Zahnrads 1 und die Erzeugung des Impulses PLS sechsmal in Relation zu einem Zahnradabstand des Zahnrads 1 durchgeführt. Jedoch kann dies beispielhaft sein und ist nicht einschränkend. Als ein alternatives Beispiel können die Berechnung des Rotationswinkels θ des Zahnrads 1 und die Erzeugung des Impulses PLS zwölf oder sechsunddreißig Mal in Relation zu einem Zahnradabstand durchgeführt werden, wie in 9A und 9B veranschaulicht. Durch Erhöhen der Anzahl der durchzuführenden Berechnungen des Rotationswinkels θ des Zahnrads 1 und der Erzeugung des Impulses PLS ist es möglich, eine Rotation und Winkelgeschwindigkeit des Zahnrads 1 früher zu detektieren, auch wenn das Zahnrad 1 mit einer geringen Geschwindigkeit rotiert.
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In der vorangegangenen Ausführungsform umfasst die Rotationsdetektionseinheit zwei Sensoren. Jedoch ist die Anzahl von Sensoren nicht auf zwei beschränkt. Die Rotationsdetektionseinheit kann drei oder mehr Sensoren umfassen. Es ist anzumerken, dass die bereitzustellenden Sensoren Signale ausgeben müssen, deren Phasen sich voneinander unterscheiden.
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Die vorangegangene Ausführungsform ist mit Bezug auf den Beispielfall beschrieben, in dem das „Objekt” das Zahnrad 1 ist, das ein Rotationskörper ist, der in die durch Pfeil 1R angezeigte Richtung rotiert. Jedoch ist das Objekt nicht auf ein Zahnrad beschränkt. Als ein alternatives Beispiel kann das „Objekt” ein sogenannter Linearmaßstab sein, der sich in eine erste Richtung erstreckt. Der Linearmaßstab kann S-Pol-Regionen und N-Pol-Regionen umfassen, die beispielsweise in einer ersten Richtung in konstanten Intervallen alternierend angeordnet sind. Eine Verschiebungsdetektionseinheit in einer Ausführungsform der Technologie kann den oben beschriebenen Linearmaßstab, einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor umfassen. Der erste und der zweite Sensor können in der Nähe des Linearmaßstabs angeordnet sein. Der Linearmaßstab kann in der ersten Richtung relativ zum ersten und zweiten Sensor verschiebbar sein. Die mit dem vorangegangenen Linearmaßstab bereitgestellte vorangegangene Verschiebungsdetektionseinheit erzielt auch eine ähnliche Wirkung wie die mit dem Rotationskörper (dem Zahnrad 1) bereitgestellte Verschiebungsdetektionseinheit, indem eine Berechnung eines Verschiebungsausmaßes des Objekts (des Linearmaßstabs) in eine erste Richtung mehrmals innerhalb einer Periode durchgeführt wird, wobei die eine Periode als eine Zeitperiode eingestellt ist, in der das Objekt (der Linearmaßstab) die Verschiebung um ein Verschiebungsausmaß durchführt, das der Summe eines durchgehenden Paares aus einer S-Pol-Region und einer N-Pol-Region entspricht.
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Für Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung versteht es sich, dass verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Unterkombinationen und Änderungen abhängig von den Aufbauerfordernissen und anderen Faktoren auftreten können, sofern sie im Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche oder den Äquivalenten davon umfasst sind.
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Es ist möglich, zumindest die folgenden Konfigurationen aus den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen der Technologie zu erreichen.
- (1)
Eine Verschiebungsdetektionseinheit, umfassend:
einen ersten Sensor;
einen zweiten Sensor;
ein Objekt, das eine erste Region und eine zweite Region umfasst, die in einer ersten Richtung periodisch angeordnet sind, wobei das Objekt eine Verschiebung relativ zum ersten Sensor und zum zweiten Sensor in die erste Richtung durchführt; und
einen Berechnungsabschnitt,
wobei der erste Sensor eine erste Magnetfeldänderung in Übereinstimmung mit der Verschiebung des Objekts detektiert und die detektierte erste Magnetfeldänderung als ein erstes Signal ausgibt,
wobei der zweite Sensor eine zweite Magnetfeldänderung in Übereinstimmung mit der Verschiebung des Objekts detektiert und die detektierte zweite Magnetfeldänderung als ein zweites Signal ausgibt, wobei das zweite Signal eine Phase aufweist, die sich von einer Phase des ersten Signals unterscheidet,
wobei der Berechnungsabschnitt eine Berechnung eines Verschiebungsausmaßes des Objekts in die erste Richtung mehrmals innerhalb einer Periode durchführt, wobei der Berechnungsabschnitt die Berechnung auf einer Grundlage des ersten Signals und des zweiten Signals durchführt, wobei die eine Periode einer Zeitperiode entspricht, in der das Objekt die Verschiebung um ein Verschiebungsausmaß durchführt, das einer Summe eines durchgehenden Paares aus der ersten Region und der zweiten Region entspricht.
- (2)
Verschiebungsdetektionseinheit gemäß (1), wobei das Objekt eines aus einem Zahnradzahnteil und einem ferromagnetischen Teil umfasst, wobei der Zahnradzahnteil eine Vielzahl von Vorsprüngen und eine Vielzahl von Vertiefungen, die alternierend angeordnet sind, umfasst, wobei die Vorsprünge jeweils als die erste Region dienen und die Vertiefungen jeweils als die zweite Region dienen, wobei der ferromagnetische Teil eine Vielzahl von N-Pol-Regionen und eine Vielzahl von S-Pol-Regionen, die alternierend angeordnet sind, umfasst, wobei die N-Pol-Regionen jeweils als die erste Region dienen und die S-Pol-Regionen jeweils als die zweite Region dienen.
- (3)
Die Verschiebungsdetektionseinheit gemäß (1) oder (2), zudem umfassend einen Impulsausgabeabschnitt, der einen Impulsgenerator umfasst, der jedes Mal einen Impuls erzeugt, wenn die Berechnung des Verschiebungsausmaßes des Objekts in die erste Richtung durchgeführt wird.
- (4)
Die Verschiebungsdetektionseinheit gemäß (3), wobei
die erste Region eine Anzahl n an ersten Regionen umfasst und die zweite Region eine Anzahl n an zweiten Regionen umfasst, wobei „n” eine ganze Zahl von zwei oder mehr ist,
das Objekt ein Rotationskörper ist, der die Anzahl n an ersten Regionen und die Anzahl n an zweiten Regionen, die alternierend angeordnet sind, umfasst, und
der Impulsgenerator den Impuls, der eine Anzahl m an Impulsen umfasst, innerhalb einer Periode erzeugt, wobei „m” eine ganze Zahl von zwei oder mehr ist.
- (5)
Die Verschiebungsdetektionseinheit gemäß (3) oder (4), wobei der Impulsausgabeabschnitt den Impuls nach außen ausgibt, wenn das Verschiebungsausmaß pro Zeiteinheit gleich oder mehr als ein Referenzwert ist.
- (6)
Die Verschiebungsdetektionseinheit gemäß einem aus (1) bis (5), wobei der Berechnungsabschnitt zudem einen Wellenformformer umfasst, der eine Wellenform des ersten Signals und eine Wellenform des zweiten Signals formt.
- (7)
Eine Winkelgeschwindigkeitsdetektionseinheit, umfassend:
einen ersten Sensor;
einen zweiten Sensor;
einen Rotationskörper, der eine erste Region und eine zweite Region umfasst, die in einer ersten Richtung periodisch angeordnet sind, wobei der Rotationskörper eine Rotation relativ zum ersten Sensor und zum zweiten Sensor in die erste Richtung durchführt; und
einen Berechnungsabschnitt,
wobei der erste Sensor eine erste Magnetfeldänderung in Übereinstimmung mit der Rotation des Rotationskörpers detektiert und die detektierte erste Magnetfeldänderung als ein erstes Signal ausgibt,
wobei der zweite Sensor eine zweite Magnetfeldänderung in Übereinstimmung mit der Rotation des Rotationskörpers detektiert und die detektierte zweite Magnetfeldänderung als ein zweites Signal ausgibt, wobei das zweite Signal eine Phase aufweist, die sich von einer Phase des ersten Signals unterscheidet,
wobei der Berechnungsabschnitt eine Berechnung eines Rotationswinkels der Rotation des Rotationskörpers in die erste Richtung mehrmals innerhalb einer Periode durchführt, wobei der Berechnungsabschnitt die Berechnung auf einer Grundlage des ersten Signals und des zweiten Signals durchführt, wobei die eine Periode einer Zeitperiode entspricht, in der der Rotationskörper die Rotation um ein Rotationsausmaß durchführt, das einer Summe eines durchgehenden Paares aus der ersten Region und der zweiten Region entspricht.
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Gemäß einer Ausführungsform der Technologie stellt eine Verschiebungsdetektionseinheit eine Zeitperiode als eine Periode ein, in der ein Objekt eine Verschiebung um ein Verschiebungsausmaß durchführt, das einer Summe eines durchgehenden Paares aus einer ersten Region und einer zweiten Region entspricht. Die Verschiebungsdetektionseinheit führt eine Berechnung eines Verschiebungsausmaßes des Objekts in die erste Richtung mehrmals innerhalb einer Periode durch. Dies ermöglicht es, die Verschiebung des Objekts früher als während der Durchführung der Verschiebungsausmaßberechnung, die nur einmal innerhalb einer Periode erfolgt, zu detektieren.
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Gemäß einer Ausführungsform der Technologie stellt eine Winkelgeschwindigkeitsdetektionseinheit eine Zeitperiode als eine Periode ein, in der ein Rotationskörper eine Rotation um ein Rotationsausmaß durchführt, das einer Summe eines durchgehenden Paares aus einer ersten Region und einer zweiten Region entspricht. Die Winkelgeschwindigkeitsdetektionseinheit führt eine Berechnung eines Rotationsausmaßes des Rotationskörpers in die erste Richtung mehrmals innerhalb einer Periode durch. Dies ermöglicht es, die Rotation des Rotationskörpers früher als während der Durchführung der Rotationsausmaßberechnung des Rotationskörpers, die nur einmal innerhalb einer Periode erfolgt, zu detektieren.
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Gemäß einer Verschiebungsdetektionseinheit einer Ausführungsform der Technologie wird eine Berechnung eines Verschiebungsausmaßes eines Objekts in eine erste Richtung mehrmals innerhalb einer Periode durchgeführt. Infolgedessen ist es möglich, die Verschiebung des Objekts genau zu detektieren, auch wenn die Verschiebung des Objekts mit einer geringen Geschwindigkeit durchgeführt wird. Gemäß einer Winkelgeschwindigkeitsdetektionseinheit einer Ausführungsform der Technologie wird eine Berechnung eines Rotationsausmaßes eines Rotationskörpers in eine erste Richtung mehrmals innerhalb einer Periode durchgeführt. Infolgedessen ist es möglich, die Rotation des Rotationskörpers genau zu detektieren, auch wenn die Rotation des Rotationskörpers mit einer geringen Geschwindigkeit durchgeführt wird.
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Obwohl die Technologie hinsichtlich beispielhafter Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt. Es versteht sich, dass Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung Variationen in den beschriebenen Ausführungsformen vornehmen können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung, der in den nachfolgenden Patentansprüchen definiert ist, abzuweichen. Die Einschränkungen in den Patentansprüchen sind weitgehend basierend auf der in den Patentansprüchen verwendeten Sprache zu interpretieren und sind nicht auf die in dieser Beschreibung oder im Zuge der Verfolgung der Anmeldung beschriebenen Beispiele beschränkt, und die Beispiele sind als nicht ausschließend auszulegen. Beispielsweise ist der Begriff „vorzugsweise”, „bevorzugt” oder dergleichen in dieser Offenbarung nicht ausschließend und bedeutet „vorzugsweise”, aber ist nicht darauf beschränkt. Die Verwendung der Begriffe erste/r/s, zweite/r/s etc. bezeichnet keinerlei Reihenfolge oder Wichtigkeit, sondern die Begriffe erste/r/s, zweite/r/s etc. werden vielmehr verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Der Begriff „im Wesentlichen” und seine Variationen sind definiert als hauptsächlich, aber nicht notwendigerweise vollständig wie gemäß dem Verständnis von Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung spezifiziert. Der Begriff „etwa” oder „ungefähr”, wie hierin verwendet, kann einen Grad der Variabilität in einem Wert oder Bereich erlauben. Darüber hinaus soll kein(e) Element oder Komponente in dieser Offenbarung der Öffentlichkeit gewidmet werden, ungeachtet dessen, ob das Element oder die Komponente in den nachfolgenden Patentansprüchen ausdrücklich angeführt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 8-114411 [0002]
- JP 2006-113015 [0002]
